(57)【要約】【課題】加減速時に重心軸周りに回転（ヨーイング）を起こしてもコイルと磁石の位置関係を正確に求め位相を補正することができ、カウンタマスを搭載したステージ装置に容易に対応可能で、大加速で駆動しても推力誤差による振動が発生しない、高精度な位置決めできるリニアモータ、ステージ装置およびリニアモータの位相補正方法、露光装置およびデバイス製造方法を提供する。【解決手段】多相コイルユニットと、磁石ユニットと、を備えるリニアモータであって、前記多相コイルユニットおよび前記磁石ユニットの各々の位置を検出するための位置検出手段と、前記位置検出手段の出力に基づいて前記多相コイルに与える電流の位相を補正する補正手段と、を備えるリニアモータ。このリニアモータを用いるステージ装置およびリニアモータの位相補正方法。このステージ装置を用いる露光装置。この露光装置を用いるデバイス製造方法。【選択図】図１
2007124799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相コイルユニットと、磁石ユニットと、を備えるリニアモータであって、
前記多相コイルユニットおよび前記磁石ユニットの各々の位置を検出するための位置検出手段と、
前記位置検出手段の出力に基づいて前記多相コイルに与える電流の位相を補正する補正手段と、を備えることを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
前記位置検出手段は、前記多相コイルユニットおよび前記磁石ユニットの並進方向における位置および回転方向における位置を検出することを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
【請求項３】
前記補正手段は、前記多相コイルユニットおよび前記磁石ユニットが回転することによって生じる相対位置の変化に伴う位相ずれを補正することを特徴とする請求項１または２に記載のリニアモータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のリニアモータを用いてステージを駆動することを特徴とするステージ装置。
【請求項５】
原版のパターンを基板に露光する露光装置であって、
請求項４に記載のステージ装置を用いて前記原版および基板の少なくともいずれかを位置決めすることを特徴とする露光装置。
【請求項６】
請求項５に記載の露光装置を用いて基板に露光をする工程と、
露光された前記基板を現像する工程と、を備えることを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項７】
請求項１から３のいずれかに記載の前記多相コイルユニットおよび前記磁石ユニットの各々の位置を検出し、
前記検出された出力に基づいて前記多相コイルに与える電流の位相を補正することを特徴とするリニアモータの位相補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスを製造する為の半導体製造装置である露光装置、露光装置等におけるリニアモータ、ステージ装置、デバイス製造方法およびリニアモータの位相補正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許第３６１３２９１号公報「露光装置」で、ステージの位置をレーザ干渉計で計測し、３相コイルの各相に与える電流の位相を制御する構成が示されている。
図６は従来例の位置決めステージ装置の実施例の平面図である。
可動磁石型の構成を例に説明していくが、可動コイル型であっても基本的な動作はほぼ同様となる。
図６に示すような従来の位置決めステージ装置は、ベース構造体１０１にリニアモータ固定子１０２が左右に２本配置される。
リニアモータは固定子にコイル１０３を進行方向に沿って複数個備える多相型で構成される。
リニアモータコイルと対向するようにＮ極、Ｓ極を持つ可動磁石１０４が配置される。可動磁石と対面しているコイルに電流を流すことで、ローレンツ力により推力を得て駆動される。
可動磁石は磁石支持板１０７にて可動子１０６と連結される。可動磁石の推力が磁石支持板を介して可動子に伝達されて、一軸方向に駆動される。
可動子の下面にはステージの自重を支持する軸受け１０８が複数個配置される。
移動精度が高い半導体装置では空気軸受けなどが一般的に採用され、平面度が保証されたベース構造体の表面を案内される。
同様に進行方向にはヨーガイド１０５が配置され、軸受け１０９などで案内される。
可動子上には位置計測用ミラー１１０が配置され、レーザ干渉計１１１などによる可動子位置計測部１１２で可動子（ステージ）の並進（進行方向）位置が計測される。
位相演算部１１３では、正弦波の磁束分布を持つ可動磁石とコイルの位置関係を参照して、指令電流の位相が演算される。
移動方向に沿って並んだ複数個のコイルのうち、２つのコイルを同時に励磁（２相駆動）するように正弦波の電流が電流駆動部１１４より供給される。磁石の極数を増やせば３相以上の駆動も可能となる。
リニアモータ固定子がベース構造体に固定されており、ベース構造体を基準として可動子の位置を計測することで、磁石とコイルの位相関係を求めている。
また、特許第３５０１５５９号公報「リニアモータ装置」では、図７に示すようにリニアモータ固定子を基準として可動子の位置を計測することで、可動磁石とコイルの相対位置を求める構成が示されている。
【特許文献１】特許第３６１３２９１号公報
【特許文献２】特許第３５０１５５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年の露光装置におけるステージ装置では、スループットの向上のために大加速度での駆動が要求されている。
複雑な形状をした可動子の場合、左右のリニアモータで正確に重心位置を駆動することは難しく、その結果図８に示されるように加減速時に重心軸周りに回転（ヨーイング）を起こす。
可動子が回転するとコイルと磁石の位置関係に誤差が発生し、切り替え位置がずれることで推力誤差が発生する。
こうした推力誤差は装置の振動を誘発し、最終的にはスループットの低下及び焼き付け精度の悪化につながる恐れがあった。
また、ステージを大加速度で駆動した際に、ベース構造体に伝わる反力により装置全体が振動することを避けるために、リニアモータ固定子をカウンタマスとして動作させ反力を打ち消す方法が取られる場合が多くなっている。
そこで、本発明は、加減速時に重心軸周りに回転（ヨーイング）を起こしてもコイルと磁石の位置関係を正確に求め位相を補正することができるリニアモータ、ステージ装置、リニアモータの位相補正方法を提供することを目的とする。
さらに、カウンタマスを搭載したステージ装置に容易に対応可能で、大加速で駆動しても推力誤差による振動が発生せず高精度に位置決めできるリニアモータ、ステージ装置、リニアモータの位相補正方法を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、上記リニアモータおよびステージ装置を有する露光装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、上記露光装置を用いたデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を解決するために本発明のリニアモータは、多相コイルユニットと、磁石ユニットと、を備えるリニアモーに適用される。
さらに、前記多相コイルユニットおよび前記磁石ユニットの各々の位置を検出するための位置検出手段と、前記位置検出手段の出力に基づいて前記多相コイルに与える電流の位相を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
さらに、本発明のリニアモータは、前記位置検出手段は、前記多相コイルユニットおよび前記磁石ユニットの並進方向における位置および回転方向における位置を検出することを特徴とする。
さらに、本発明のリニアモータは、前記補正手段は、前記多相コイルユニットおよび前記磁石ユニットが回転することによって生じる相対位置の変化に伴う位相ずれを補正することを特徴とする。
さらに、本発明のステージ装置は、前記リニアモータを用いてステージを駆動することを特徴とする。
さらに、本発明の露光装置は、原版のパターンを基板に露光する露光装置であって、前記ステージ装置を用いて前記原版および基板の少なくともいずれかを位置決めすることを特徴とする。
さらに、本発明のデバイス製造方法は、前記露光装置を用いて基板に露光をする工程と、露光された前記基板を現像する工程と、を備えることを特徴とする。
さらに、本発明のリニアモータの位相補正方法は、前記多相コイルユニットおよび前記磁石ユニットの各々の位置を検出し、前記検出された出力に基づいて前記多相コイルに与える電流の位相を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のリニアモータおよびリニアモータの位相補正方法によれば、多相コイルユニットおよび磁石ユニットの各々の位置を検出するための位置検出手段を有する。  
さらに、位置検出手段の出力に基づいて多相コイルに与える電流の位相を補正する補正手段を備える。
このため、露光装置において位置決めを行うステージ装置において、加減速時に重心周りに回転（ヨーイング）を起こしてもコイルと磁石の位相関係を正確に求めることができる。
また、露光装置において位置決めを行うステージ装置において、カウンタマスを搭載したステージ装置に容易に対応可能で、大加速で駆動しても推力誤差が発生しない、高精度な位置決めをすることができる。
さらに、本発明の露光装置によれば、位置決めを行うステージ装置が前記リニアモータを有するため、高精度な位置決めをすることができる。
さらに、本発明のデバイス製造方法によれば、前記露光装置を用いるため、高精度な位置決めにより半導体デバイスを製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照して、本発明をその実施例に基づいて説明する。
まず、図９の概略構成図を参照して本発明のステージ装置を有するマルチ電子ビーム型露光装置を説明する。
このマルチ電子ビーム型露光装置は、電子銃２００、照明系を構成する照射レンズ２１１、マルチビーム形成ユニット２２０、縮小投影系２３０、及びステージ２４０を有する。
電子銃２００は、ＬａＢ６等の熱電子源２０１、ウエネルト電極２０２、及びアノード電極２０３の３極型の電子銃で構成される。
熱電子源２０１から放出された電子ビーム３０１は、クロースオーバーを形成して５０ｋＶに加速され、照射レンズ２１１に入射される。
照射レンズ２１１により電子ビーム３０１は、略平行化されてマルチビーム形成ユニット２２０に入射される。
マルチビーム形成ユニット２２０は、単一光源の電子銃２００から放出された電子ビーム３０１をマルチビームに分割するためのアパーチャアレー２２１を有する。
マルチビーム形成ユニット２２０は、さらに、マルチビームに分割されたそれぞれの電子ビームを収束する機能を備えたマルチレンズアレー２２２を有する。
マルチビーム形成ユニット２２０は、さらに、このマルチビームを独立に偏向してビームブランキングを行うブランキングアレー２２３、及びブランキングされたマルチビームを遮断するビーム遮蔽電極２２４から構成される。
更に、マルチビーム形成ユニット２２０を出たマルチビームは、下段の縮小投影系２３０に入射される。
さらに、レンズ２３１，２３２から成るダブレット型のレンズによって、レンズアレー２２２で形成されるマルチビームの２次光源像をステージ２４０上に静電吸着されたウエハ２４１上に投影する。
電子ビーム３０１のウエハ２４１面への垂直性であるテレセントリック度である入射角度を調整する手段は、ステージ２４０上にウエハ２４１と平行に設けられた電子ビーム３０１のテレセントリック度計測ユニット３１０である。
さらに、電子ビーム３０１の縮小投影系２３０の光軸を調整するアライメントユニット３４０、電子ビーム３０１を偏向する偏向器３２０を有する。
【実施例１】
【０００７】
次に、図１の平面図、図２の側面図を参照して、本発明の実施例１の位置決めステージ装置を説明する。
本発明の実施例１の位置決めステージ装置は、ベース構造体１にリニアモータ固定子２ａ、２ｂが左右に２本配置される。
リニアモータはコイル３ａ、３ｂを進行方向に沿って複数個備える多相型で構成される。
リニアモータコイルと対向するようにＮ極、Ｓ極を持つ可動磁石４ａ、４ｂが配置される。可動磁石と対面しているコイルに電流を流すことで、ローレンツ力により推力を得て駆動される。
可動磁石は磁石支持板７にて可動子６と連結される。可動磁石の推力が磁石支持板を介して可動子に伝達されて、一軸方向に駆動される。可動子の下面にはステージの自重を支持する軸受け８が複数個配置される。
移動精度が高い半導体装置では空気軸受けなどが一般的に採用され、平面度が保証されたベース構造体の表面を案内される。
同様に進行方向にはヨーガイド５ａ、５ｂが配置され、同様に軸受け９などで案内される。
リニアモータ固定子にはカウンタマス１７ａ、１７ｂが取り付けられ、可動子とは反対方向に動かすことで運動量を保存し、ベース構造体１への反力をキャンセルできる構成である。
カウンタマスを可動できるようにするために、カウンタマスの下面にはカウンタマスの自重を支持する軸受け８ａ、８ｂが複数個配置される。
半導体露光装置では空気軸受けなどが一般的に採用され、平面度が保証されたベース構造体の表面を案内される。
同様に進行方向にはヨーガイド５ａ、５ｂが配置され、軸受け９ａ、９ｂなどで案内される。
可動子上には位置計測用ミラー１０が配置され、レーザ干渉計１１などにより可動子並進・回転位置計測部１２で可動子の位置が計測される。
同様に、カウンタマス上には位置計測用ミラー１０ａ、１０ｂが配置され、レーザ干渉計などにより固定子並進・回転位置計測部１５ａ、１５ｂで固定子の位置が計測される。
【実施例２】
【０００８】
このように並進と共に回転も計測することで、切り替え位置の補正が可能となる。
図３を参照して、本発明の実施例２のリニアモータの位相補正方法を説明する。
大加速度でステージを加減速する場合、可動子及び固定子が重心周りに回転（ヨーイング）を発生する。
当然ながら、回転に伴いコイルと磁石の位置関係に誤差を発生する。可動子の回転に伴う誤差をΔＡ、ΔＢとし、固定子の回転に伴う誤差をΔａ、Δｂとする。  図中一点鎖線は磁石とコイルの正確な切り替え位置を表すものとする。  可動子および固定子の並進及び回転は干渉計１１、１１ａ、１１ｂにより計測される。  ステージ回転中心から磁石までの距離Lなどがわかれば、位相補正部１６にて左右のリニアモータ２ａ、２ｂにおける磁石とコイルの正確な位相（切り替え位置）が演算でき、コイルに流す電流の位相の補正が可能となる。  位相の補正を行った後は位相演算部１３にて、正弦波の磁束分布を持つ可動磁石とコイルの位置関係を参照して、指令電流の位相が演算される。  移動方向に沿って並んだ複数個のコイルの内、２つのコイルを同時に励磁（２相駆動）するように正弦波の電流が電流駆動部１４より供給される。磁石の極数を増やせば３相以上の駆動も可能となる。  本実施例２では、可動子と固定子は同一のベース上に配置されている。  且つ可動子の並進・回転位置計測部の計測基準と、固定子の並進・回転位置計測部の計測基準が同一のベース上に配置されることで、磁石とコイルの相対位置関係を求める。
【実施例３】
【０００９】
次に、図４の平面図、図５の側面図を参照して、本発明の実施例３の平面ステージ装置を説明する。
近年の露光装置においては、ステージの軽量化を図るために、平面ステージ等の新しい構成が提案されている。
本発明の実施例３の位置決めステージ装置は、ベース構造体１に平面モータ固定子２が配置されており、格子状にコイル３が内蔵される。
平面モータコイルと対向するようにＮ極、Ｓ極が格子状になった可動磁石４が配置される。可動磁石と対面している複数のコイルに電流を流すこと（多相駆動）で、ローレンツ力により推力を得て駆動される。
可動磁石は可動子６に連結され、平面方向に自在に駆動される。可動子本体の下面にはステージの自重を支持する軸受け８が複数個配置される。
半導体露光装置では空気軸受けなどが一般的に採用され、平面度が保証されたベース構造体の表面を案内される。
平面モータでは固定子上を可動子が平面方向に自在に駆動されるため、固定子の重心位置と可動子の重心位置が大きくずれる。
図４に示されるように可動子が固定子の周辺部にある場合、実施例１で示した１次元のリニアモータよりも更に大きなモーメントが加わり問題となる。
そこでリニアモータ固定子にはカウンタマス１７が取り付けられ、可動子とは反対方向に動かすことで運動量を保存し、ベース構造体１への反力をキャンセルできる構成である。
カウンタマスを可動できるようにするために、カウンタマスの下面にはカウンタマスの自重を支持する軸受け８ａが複数個配置される。
移動精度が高い半導体装置では空気軸受けなどが一般的に採用され、平面度が保証されたベース構造体の表面を案内される。
可動子上には位置計測用ミラー１０ａ、１０ｂが直交方向に２本配置される。干渉計支持台１８に搭載されたレーザ干渉計１１ａ、１１ｂなどにより、ステージの並進・回転位置が計測される。
同様に、固定子上には位置計測用ミラー１０ｃ、１０ｄが配置され、レーザ干渉計１１ｃ、１１ｄなどによりカウンタの並進・回転位置が計測される。
可動子と固定子の並進及び回転位置が計測された後は、第１の実施例と同様に位相補正部にてコイルと磁石の位相（切り替え位置）を補正した後、所定のコイルに電流が供給される。
【実施例４】
【００１０】
次に、本発明の実施例４として、上記露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。
図１０は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。
ステップ１（回路設計）では、半導体デバイスの回路設計を行う。
ステップ２（ＥＢデータ変換）では、設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作成する。
ステップ３（ウエハ製造）では、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記露光制御データが入力された露光装置とウエハを用い、リソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。
次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程である。
このステップ５（組み立て）アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。
ステップ６（検査）では、ステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。
上記ステップ４のウエハプロセスは以下のステップを有する。
ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップを有する。
ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに焼付け露光する露光ステップ、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップを有する。
さらに、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップを有する。
これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１のステージ装置の平面図である。
【図２】本発明の実施例１のステージ装置の側面図である。
【図３】本発明の実施例２のリニアモータの位相補正方法の動作説明図である。
【図４】本発明の実施例３のステージ装置の平面図である。
【図５】本発明の実施例３のステージ装置の側面図である。
【図６】従来例のステージ装置の平面図である。
【図７】従来例のステージ装置の平面図である。
【図８】従来例のステージ装置の課題を示す平面図である。
【図９】露光装置の概略構成図である。
【図１０】荷電粒子線露光装置を用いた本発明の実施例４の半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。
【符号の説明】
【００１２】
１：ステージ定盤、２：固定子、３：コイル、
４：可動磁石、５：ヨーガイド、６：可動子、
７：磁石支持板、８：軸受け、９：軸受け、
１０：計測用ミラー、１１：干渉計
１２：可動子並進・回転位置計測部、１３：位相演算部
１４：電流駆動部、１５：固定子並進・回転位置計測部
１６：位相補正部  １７：カウンタマス  １８：干渉計支持部材
【図１】
2007124799.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007124799.tif 000009
【図８】
2007124799.tif 000010
【図９】
2007124799.tif 000011
【図１０】
2007124799.tif 000012